JP2006240910A

JP2006240910A - 陶磁器質タイルの製造方法

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Publication number: JP2006240910A
Application number: JP2005057469A
Authority: JP
Inventors: Kazufusa Mitani; 一房三谷; Yasuaki Hoshino; 康明星野; Hajime Ohara; 始大原
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2005-03-02
Filing date: 2005-03-02
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2025-03-02
Also published as: JP5011644B2

Abstract

【課題】解体コンクリートを再利用する際に副産物として生じた微粉末を有効活用することができる陶磁器質タイルの製造方法を提供する。
【解決手段】陶磁器質タイルの製造方法であって、解体コンクリートを起源とする微粉末含有のタイル原料を１１６０℃〜１２１０℃で焼成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、陶磁器質タイルの製造方法に関する。

近年、解体コンクリートを再利用するための技術として、例えば、コンクリート資源循環システムが開発されている。このコンクリート資源循環システムは、解体したコンクリートから加熱すりもみ法によって再生細・粗骨材を回収し、これを構造用再生骨材として再利用するシステムである（非特許文献１参照）。

ところが、このコンクリート資源循環システムにおいては、骨材回収に伴い副産物として微粉末が大量に発生するため（原コンクリート塊の４５％ｗｔ程度）、この微粉末を廃棄処理することなく有効活用することが要請されている。従来、このような微粉末を有効活用するための技術として、微粉末を土壌改良材として軟弱地盤に混入させたり、セメント原料として用いたり、あるいはＡＬＣや人工軽量骨材等の原料として用いる技術等がある（例えば、特許文献１参照）。
コンクリート工学第４０巻２号２００２年２月１日発行「コンクリート資源循環システムを適用した建築工事〜サステナブルコンクリートの施工〜」（第６４〜７０頁）特開２００４―３０５９１０号公報

ところで、陶磁器質タイルは、建築材料や建築物の外壁等の装飾材として広く用いられており、上記の微粉末を陶磁器質タイルの原料として用いることができれば、解体コンクリートの再利用方法として非常に有効である。しかしながら、従来の技術においては、微粉末を陶磁器質タイルの原料として用いる技術が開発されておらず、微粉末を陶磁器質タイルの原料として用いることが困難であった。このため、陶磁器質タイルを製造するにあたり、解体コンクリートを再利用する際に副産物として生じた微粉末を有効活用することができないという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、解体コンクリートを再利用する際に副産物として生じた微粉末を有効活用することができる陶磁器質タイルの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、陶磁器質タイルの製造方法であって、解体コンクリートを起源とする微粉末含有のタイル原料を１１６０℃〜１２１０℃で焼成することとする。上記の陶磁器質タイルの製造方法としては、例えば、湿式押出製法や乾式プレス製法等がある。特に、湿式押出製法の場合には、乾式プレス製法の場合とは異なり焼物タイルの形状が制限されないため、微粉末をタイル原料に用いた場合にも陶磁器質タイルの形状を自由に設計できるようになる。また、湿式押出製法で製造したタイルは、乾式プレス製法で製造したタイルに比べて厚みがあり、単位面積当たりの微粉末の使用量が増加するため、微粉末をより有効活用することができるようになる。さらに、このような構成によれば、従来の湿式押出製法よりも原料コストを低減させることができる。また、従来の湿式押出製法で製造したタイルよりも１割程度の軽量化を図ることも可能であり、その結果、輸送コストを低減させることもできる。なお、タイル原料を１１６０℃未満の温度で焼成した場合には、タイルの性能が低下してしまい、他方、１２１０℃を超える温度で焼成した場合には、タイルの色が変色してしまう。

また、本発明は、タイル原料として、微粉末が３０重量％以下の割合で混入されているタイル用粘土材料を用いることとし、好ましくは、微粉末が２０重量％の割合で混入されているタイル用粘土材料を用いることとする。このような構成によれば、微粉末をタイル原料に用いた場合にも、タイルの性能は低下することなく、ＪＩＳ規格を満たす（ＪＩＳＡ５２０９−１９９４参照）。一方、タイル原料として、微粉末が３０重量％を超える割合で混入されているタイル用粘土材料を用いた場合には、湿式押出製法により陶磁器質タイルを製造することが困難となる。

本発明によれば、陶磁器質タイルを製造するにあたり、解体コンクリートを再利用する際に副産物として生じた微粉末を有効活用することができる。

以下、本発明の陶磁器質タイルの製造方法について説明する。

本発明の微粉末は、例えば、上述したコンクリート資源循環システムにおいて生じた解体コンクリートを起源とし、主成分としてＳｉＯ_２、ＣａＯを含有するものである。この微粉末を蛍光Ｘ線回折で分析すると、ＳｉＯ_２を４０％以上、且つＣａＯを２０％以上含有することがわかった。そこで、本発明の微粉末を定義すると、次のようになる。すなわち、本発明の微粉末は、例えば、再生骨材製造時に生成する微粉末（高品質・中品質・低品質再生骨材を含む）であって、密度が２．３０〜２．６０ｇ／ｃｍ^３、比表面積が５，０００〜１０，０００ｃｍ^２／ｇであり、化学成分（蛍光Ｘ線回折）として、ＳｉＯ_２を４０％以上、且つＣａＯを２０％以上含む。その一例を表１に示す。

＜＜実施例１＞＞
本実施例１では、表１に示す微粉末を含有するタイル原料を用いて、湿式押出製法により陶磁器質タイル（以下、「湿式タイル」という）を製造した。この際、タイル原料として微粉末がタイル用粘土材料１００重量部に対し、内割で０重量％、１０重量％、２０重量％、３０重量％、４０重量％の各割合で混入されているものを用い、且つこのタイル原料を１１６０℃〜１２１０℃で焼成した（１１６０℃，１１９０℃，１２１０℃）。焼成温度は、トンネル釜の温度設定に合わせており、電気釜でも最高温度を１２１０℃とした。なお、１１６０℃で焼成する際には酸化焼成及び還元焼成の双方で実施し、１１９０℃及び１２１０℃で焼成する際には酸化焼成で実施した。

このようにして製造された湿式タイルを対象とし、（１）成形性、（２）吸水率、（３）かさ比重、（４）曲げ破壊荷重、（５）焼成収縮率、（６）耐凍害性を調べた。これらの試験方法はＪＩＳ規格等に準拠した。以下、各試験結果について説明する。

＜（１）成形性＞
まず、湿式タイルの成形性を調べると、微粉末がタイル用粘土材料１００重量部に対し、内割で３０重量％以下の割合で混入されている場合（０重量％，１０重量％，２０重量％，３０重量％）には、いずれも可塑性が認められ、成形体が切れることもなかった。また、乾燥ひび割れが生じることもなく、成形性は良好であった。一方、微粉末がタイル用粘土材料１００重量部に対し、内割で３０重量％を超える場合（４０％）には、可塑性が認められず、成形体が切れた。また、乾燥ひび割れが生じ、成形性が悪くなった。従って、微粉末がタイル用粘土材料１００重量部に対し、内割で３０重量％以下の割合で混入されている場合には、湿式タイルの成形性は良好となるといえる。

＜（２）吸水率＞
次に、湿式タイルの吸水率（％）を調べると、図１に示すような結果となった。図１に示すように、微粉末の添加率が増加するにつれ、湿式タイルの吸水率も増加する傾向にあった。しかし、焼成温度が１１９０℃及び１２１０℃の場合は、微粉末の添加率を３０％まで増加したとしても、湿式タイルの吸水率が３％を超えることはなかった。湿式タイルの吸水率が３％未満の場合には、一般的に凍害を受ける可能性が低く、屋外に適用することができる。従って、本発明のような製造方法によれば、微粉末をタイル原料に用いたとしても、湿式タイルの吸水率は良好となるといえる。

＜（３）かさ比重＞
次に、湿式タイルのかさ比重を調べると、図２に示すような結果となった。図２に示すように、微粉末の添加率が増加するにつれ、湿式タイルのかさ比重は減少する傾向にあった。なお、微粉末の添加率が２０％の場合には、添加率０％の場合と比べ、かさ比重が約１２〜１５％程小さな値を示した。これは、土粒子の比重が２．６０〜２．８０であるのに対し、実験で使用した微粉末の比重が２．４６と軽いためであると考えられる。いずれにせよ、本発明のような製造方法によれば、微粉末をタイル原料に用いたとしても、湿式タイルのかさ比重は良好となるといえる。

＜（４）曲げ破壊荷重＞
次に、湿式タイルの曲げ破壊荷重（Ｎ／ｃｍ）を調べると、図３に示すような結果となった。図３に示すように、微粉末の添加率が２０％までは、添加率が増加するにつれ、タイルの曲げ破壊荷重も増加する傾向にあった。なお、一部のプロットは異常値を示したが、これは測定数が少ないことに起因するにすぎない。いずれにせよ、湿式タイルの曲げ破壊荷重は、ＪＩＳ規格の範囲内の値を示した。全体的な評価としては、微粉末が曲げ破壊荷重に及ぼす影響は小さいといえる。従って、本発明のような製造方法によれば、微粉末をタイル原料に用いたとしても、湿式タイルの曲げ破壊荷重は良好となるといえる。

＜（５）焼成収縮率＞
次に、湿式タイルの焼成収縮率（％）を調べると、図４に示すような結果となった。図４に示すように、微粉末の添加率が増加するにつれ、湿式タイルの焼成収縮率は減少する傾向にあった。但し、微粉末の添加率が２０％の場合と３０％の場合とでは、湿式タイルの焼成収縮率は、ほぼ同じ値を示した。このような結果を示した要因としては、微粉末を添加する場合に、強制乾燥ではなく自然乾燥したことが考えられる。いずれにせよ、本発明のような製造方法によれば、微粉末をタイル原料に用いたとしても、湿式タイルの焼成収縮率は良好となるといえる。

＜（６）耐凍害性＞
次に、湿式タイルの耐凍害性について、「気中凍結気中融解３００サイクル」（ＪＩＳＡ１４３５）により調べた。その試験結果を表２に示す。

表２に示すように、２５０サイクル終了まではいずれの湿式タイルにも異常が認められず、２５０〜３００サイクル試験中には一部の湿式タイルに割れが認められた。割れが認められた湿式タイルを観察したところ、割れ部分にはラミネーション（微粉末と粘土とのなじみが悪く層状に分かれる現象）が生じていた。しかし、３００サイクル終了時においても、すべてのサンプルに異常が認められたわけではなく、少なくとも１つは耐凍害性に関して良好な結果を示した。従って、本願発明のような製造方法によれば、微粉末をタイル原料に用いたとしても、湿式タイルの耐凍害性は良好となるといえる。

以上のように、本願発明により製造された湿式タイルの性能を示す各物性値、すなわち、（１）成形性、（２）吸水率、（３）かさ比重、（４）曲げ破壊荷重、（５）焼成収縮率、（６）耐凍害性は、いずれも良好な結果を示した。従って、本願発明によれば、湿式タイルを製造するにあたり、解体コンクリートを再利用する際に副産物として生じた微粉末を有効活用することができるようになる。特に、上記実験データを総合的に評価すれば、タイル原料としては、微粉末がタイル用粘土材料１００重量部に対し、内割で２０重量％の割合で混入されている場合が最も好ましいと推測される。

さらに、本実施例１では、原コンクリートが異なる微粉末（表１に示した微粉末１〜３）を対象とし、上記と同様の試験を実施した。その試験結果を図５〜図８に示す。図５は湿式タイルの吸水率（％）、図６は湿式タイルのかさ比重、図７は湿式タイルの曲げ破壊荷重（Ｎ／ｃｍ）、図８は湿式タイルの焼成収縮率（％）を示す。

図５〜図８に示すように、原コンクリートが異なる微粉末１〜３のいずれの場合においても、湿式タイルの性能を示す各物性値、すなわち、（２）吸水率（図５参照）、（３）かさ比重（図６参照）、（４）曲げ破壊荷重（図７参照）、（５）焼成収縮率（図８参照）については、原コンクリートが同じ場合（図１〜図４参照）とほぼ同様の結果を示した。このことから、本発明は原コンクリートの種類によらず、各種の微粉末に適用することが可能であるといえる。

＜＜実施例２＞＞
本実施例２では、乾式プレス製法により陶磁器質タイルを製造した。以下、乾式プレス製法により製造した陶磁器質タイルを「乾式タイル」という。なお、微粉末の混入率は３０重量％とし、焼成温度及び酸化還元等の製造条件は実施例１と同様とした。このようにして製造された乾式タイルの性質を図９〜図１２に示す（但し、比較対照として湿式タイルの性質も示している）。図９は乾式タイルの吸水率（％）、図１０は乾式タイルのかさ比重、図１１は乾式タイルの曲げ破壊荷重（Ｎ／ｃｍ）、図１２は乾式タイルの焼成収縮率（％）を示す。

図９〜図１２に示すように、乾式タイルの性質は、湿式タイルの性質を上回るものではないが、乾式タイルとして許容し得る範囲内の性質を示した。従って、本発明は、湿式押出製法のみならず、乾式プレス製法にも適用できることがわかる。なお、乾式プレス製法は、必ずしもタイル自体の性質を向上させるものではないが、この製法により製造された乾式タイルは、湿式タイルよりも軽量である点で優れている。

以上より、本発明は、少なくとも陶磁器質タイルの製造方法に適用できることが判明したといえるが、これに加えて、例えば、粘土瓦やレンガ等、粘土焼成材料の製造方法にも広く適用し得るものと推測される。

本発明の実施例１における湿式タイルの吸水率を示すグラフである（微粉末の原コンクリートが同じ場合）。本発明の実施例１における湿式タイルのかさ比重を示すグラフである（微粉末の原コンクリートが同じ場合）。本発明の実施例１における湿式タイルの曲げ破壊荷重を示すグラフである（微粉末の原コンクリートが同じ場合）。本発明の実施例１における湿式タイルの焼成収縮率を示すグラフである（微粉末の原コンクリートが同じ場合）。本発明の実施例１における湿式タイルの吸水率を示すグラフである（微粉末の原コンクリートが異なる場合）。本発明の実施例１における湿式タイルのかさ比重を示すグラフである（微粉末の原コンクリートが異なる場合）。本発明の実施例１における湿式タイルの曲げ破壊荷重を示すグラフである（微粉末の原コンクリートが異なる場合）。本発明の実施例１における湿式タイルの焼成収縮率を示すグラフである（微粉末の原コンクリートが異なる場合）。本発明の実施例２における乾式タイルの吸水率を示すグラフである。本発明の実施例２における乾式タイルのかさ比重を示すグラフである。本発明の実施例２における乾式タイルの曲げ破壊荷重を示すグラフである。本発明の実施例２における乾式タイルの焼成収縮率を示すグラフである。

Claims

陶磁器質タイルの製造方法であって、
解体コンクリートを起源とする微粉末含有のタイル原料を１１６０℃〜１２１０℃で焼成することを特徴とする陶磁器質タイルの製造方法。
請求項１に記載の陶磁器質タイルの製造方法において、
前記タイル原料として、前記微粉末が３０重量％以下の割合で混入されているタイル用粘土材料を用いることを特徴とする陶磁器質タイルの製造方法。
請求項２に記載の陶磁器質タイルの製造方法において、
前記割合は、２０重量％であることを特徴とする陶磁器質タイルの製造方法。